(57)【要約】【課題】  廃プラスチック混入割合のばらつきを抑制して、安定した品質の塊成炭を製造することを課題とする。【解決手段】  混合機１０で微粉炭に結合材を添加しつつ混合した混合物を分配ホッパー１１に装入し、この分配ホッパー１１下部に設けたスクリューフィーダ１２〜１４で混合物を切り出し、スクリューフィーダ１２〜１４の下流側に設けられた塊成機１５〜１７に供給して塊成炭を製造するに際し、スクリューフィーダ１２〜１４に粉砕された廃プラスチックを供給し、混合物と混合しつつ搬送する塊成炭の製造方法と装置である。更に、このスクリューフィーダ１２〜１４における廃プラスチックの供給位置から、スクリューフィーダ１２〜１４の下流側部を除く区間に混合強化部１８を介設させたものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合機で微粉炭に結合材を添加しつつ混合した混合物を分配ホッパーに装入し、この分配ホッパー下部に設けたスクリューフィーダで前記混合物を切り出し、該スクリューフィーダの下流側に設けられた塊成機に供給して塊成炭を製造する方法において、
前記スクリューフィーダに粉砕された廃プラスチックを供給し、前記混合物と混合しつつ搬送することを特徴とする塊成炭の製造方法。
【請求項２】
前記スクリューフィーダにおける前記廃プラスチックの供給位置から、該スクリューフィーダの下流側部を除く区間に混合強化部を介在させることを特徴とする請求項１記載の塊成炭の製造方法。
【請求項３】
前記区間は、前記スクリューフィーダの全長の２／３以下であることを特徴とする請求項２記載の塊成炭の製造方法。
【請求項４】
混合機で微粉炭に結合材を添加しつつ混合した混合物を収容する分配ホッパーと、該分配ホッパー下部に設けたスクリューフィーダで切り出した前記混合物を加圧して塊成化する塊成機とを有する塊成炭の製造装置において、
前記スクリューフィーダに粉砕された廃プラスチックを供給する供給管を設けたことを特徴とする塊成炭の製造装置。
【請求項５】
前記スクリューフィーダで、前記供給管を設けた位置の下流側の一部区間に搬送用螺旋羽根に代えて撹拌羽根を螺旋状に有する混合強化部を設けたことを特徴とする請求項４記載の塊成炭の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス用の微粉炭に結合材を添加した後、廃プラスチックを添加して加圧成形する塊成炭の製造方法とその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、湿石炭を流動床乾燥機等によって加熱乾燥（水分を例えば２質量％程度）してからコークス炉で乾留することにより、省エネルギーに優れ、しかも劣質な石炭を用いて良好な高炉用コークスを製造してきた。この際、流動床乾燥機で乾燥された石炭は、風力分級等を使用し０．３ｍｍを分級点として、粒径が０．３ｍｍ以上の粗粒炭と粒径が０．３ｍｍ未満の微粉炭とに分離している。そして、この０．３ｍｍ未満の微粉炭を、そのままの状態でハンドリング（搬送）すると、例えば粉塵等の原因となるため、結合材（バインダーともいう）等を使用して塊成炭（成形炭ともいう）とした後、これを前記分離された粗粒炭と混合して、コークス炉に装入している。
【０００３】
また、近年、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）のいずれか１又は２以上を有する一般家庭用又は産業用の廃プラスチックの大部分は埋立処理されていたが、環境に悪影響を及ぼす原因となっているため、この有効利用が盛んに議論され、その一部は再利用されている。
【０００４】
この廃プラスチックの利用方法として、例えば、特許文献１に、前記塊成炭を製造するための結合材の一部に代替する方法が提案されている。これは、廃プラスチック、微粉炭、及び結合材を混練機で、廃プラスチックの軟化温度以上で融点より低い温度で加熱混練した後、塊成機により塊成炭を製造する方法である。これにより、廃プラスチックを結合材の代替として有効利用を図ることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３１９６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、廃プラスチック、微粉炭、及び結合材を加熱混練した混合物の搬送路の途中に、複数の塊成機に混合物を分配供給するための分配ホッパーを設け、塊成炭の製造を複数の塊成機で効率的に行おうとした場合、下記の問題が発生する。
【０００７】
廃プラスチック、微粉炭、及び結合材を混練機で加熱混練すると、微粉炭は結合材により造粒され、粒度が１０ｍｍ以下（平均２ｍｍ程度）の疑似造粒物になっているが、廃プラスチックが微粉炭と一体となった造粒物になっていることは少なく、廃プラスチックのほとんどが微粉炭中に単独で存在する。これが分配ホッパーに装入されると、廃プラスチックの多くは、落下した位置に堆積し、擬似造粒された微粉炭は、分配ホッパー内に堆積した微粉炭と廃プラスチックの山の表面を転がって、山裾に多く堆積する。
このため、混合物を例えば３つの塊成機に供給する分配ホッパーを使用している場合には、中央の塊成機に供給される混合物中の廃プラスチック量が設定量より多くなり、左右の塊成機に供給される混合物中の廃プラスチック量が設定量より少なくなる。従って、各塊成機に供給される混合物の成分にばらつきが生じ、塊成機によって製造される塊成炭の品質が不安定になり易く、必要とする強度を備えた塊成炭を安定的に製造することが難しい。また、このように塊成炭の強度にばらつきが生じ易いため、廃プラスチックの混合量を更に高めることもできなかった。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、廃プラスチック混入割合のばらつきを抑制して、安定した品質の塊成炭を製造することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、上記課題を解決するため、種々実験検討を行った結果、混合物（微粉炭と結合材の造粒物）と廃プラスチックの分離は塊成機内では発生しないことを知見した。更に、この知見を基に検討を進めた結果、廃プラスチックの添加を分配ホッパーから塊成機間で行えば良いことを見出した。これを基に本発明はなされたものであり、その手段（１）は、混合機で微粉炭に結合材を添加しつつ混合した混合物を分配ホッパーに装入し、この分配ホッパー下部に設けたスクリューフィーダで前記混合物を切り出し、該スクリューフィーダの下流側に設けられた塊成機に供給して塊成炭を製造する方法において、前記スクリューフィーダに粉砕された廃プラスチックを供給し、前記混合物と混合しつつ搬送するものである。
また、手段（２）は、前記スクリューフィーダにおける前記廃プラスチックの供給位置から、該スクリューフィーダの下流側部を除く一部区間に混合強化部を設けることを特徴とする手段１記載の塊成炭の製造方法である。
手段（３）は、前記区間が、前記スクリューフィーダの全長の２／３以下である手段２記載の塊成炭の製造方法である。
更に、手段（４）は、混合機で微粉炭に結合材を添加しつつ混合した混合物を収容する分配ホッパーと、該分配ホッパー下部に設けたスクリューフィーダで切り出した前記混合物を加圧して塊成化する塊成機とを有する塊成炭の製造装置において、前記スクリューフィーダに粉砕された廃プラスチックを供給する供給管を設けた塊成炭の製造装置である。
手段（５）は、前記スクリューフィーダで、前記供給管を設けた位置の下流側の一部区間に搬送用螺旋羽根に代えて撹拌羽根を螺旋状に有する混合強化部を設けた手段４記載の塊成炭の製造装置である。
ここで、塊成機とは、例えば、結合材を混合した微粉炭と廃プラスチックを豆炭状又は平板状に加圧成形することが可能な装置である。また、廃プラスチックとは、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、及びポリ塩化ビニルのいずれか１又は２以上で構成されたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、廃プラスチックを微粉炭に略均一に混合した状態で塊成機に供給して塊成化することが出来るので、廃プラスチックの混合量のばらつきが小さくなり安定して均一な品質の塊成炭を製造することが可能になる。
また、塊成機の上流側近傍における微粉炭と結合材からなる混合物と廃プラスチックの混合を強化することにより、廃プラスチックの混合量のばらつきが更に小さい塊成炭を製造することが可能になり好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
ここで、図１は本発明の第１の実施の形態に係る塊成炭の製造方法を適用した塊成炭の製造装置の説明図、図２は同塊成炭の製造装置の部分説明図である。図３は本発明の第２の実施の形態に係る塊成炭の製造方法に適用したスクリューフィーダ内に設けた羽根の説明図、図４は同スクリューフィーダ内の撹拌羽根の説明図である。
【００１２】
図１、図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る塊成炭の製造装置は、微粉炭をベルトコンベヤ１９を介して混合機１０に装入し、この混合機１０で結合材を添加しつつ混合して混合物とし、この混合物を揺動シュート２３を通して分配ホッパー１１に装入する。そして、この分配ホッパー１１下部の複数位置に設けた各スクリューフィーダ（スクリューコンベヤともいう）１２〜１４に粉砕された廃プラスチックを供給して混合物と混合しつつ搬送して各塊成機１５〜１７に供給し、塊成炭（成形炭ともいう）を製造するものである。
【００１３】
また、この分配ホッパー１１には、３つの供給口２０〜２２が設けれ、この各供給口２０〜２２には切出フィーダ２７〜２９が設けられている。そして、この各供給口２０〜２２の下端は、内部に搬送用の螺旋状羽根２４〜２６を回転可能に設けたスクリューフィーダ１２〜１４に接続されている。
【００１４】
また、各スクリューフィーダ１２〜１４は、前記供給口２０〜２２の接続位置より下流側に、廃プラスチック用貯留ホッパー３０内の廃プラスチックを供給する供給管３１〜３３が接続されている。この廃プラスチック用貯留ホッパー３０は、廃プラスチックを貯留する貯留部３４と、この貯留部３４の下端部に設けられ、廃プラスチックを所定量ずつ下流側へ送り出すテーブルフィーダ（サークルフィーダともいう）３５とを有している。また、各供給管３１〜３３には、廃プラスチックをスクリューフィーダ１２〜１４に所定量ずつ切り出すためのロータリーフィーダ（図示しない）が設けられている。
このように、廃プラスチック用貯留ホッパー３０にテーブルフィーダ３５を設けることで、様々な形状の廃プラスチックを、貯留部３４内から安定に所定量ずつ下流側へ供給できる。
【００１５】
また各塊成機１５〜１７は実質的に同一の構成となっているので、塊成機１５のみについて、図２を参照しながら説明する。
この塊成機１５は、微粉炭及び結合材の混合物と、粉砕された廃プラスチックとが混合された廃プラスチック含有混合物を、スクリューフィーダ１２から受け入れて貯留可能な貯留部３６と、この貯留部３６の下方に設けた一対の塊成ローラ３７、３８を有している。
【００１６】
更に、この貯留部３６の内部には、押し込みスクリュー３９が、貯留部３６の軸心を中心として回転可能に配置されている。この押し込みスクリュー３９は、周囲に螺旋状となった羽根部材４０が設けられ、押し込みスクリュー３９を回転させることで、貯留部３６内に貯留された廃プラスチック含有混合物を塊成ローラ３７、３８へ所定量ずつ供給可能な構成となっている。
【００１７】
続いて、本発明の第１の実施の形態に係る塊成炭の製造方法について説明する。
まず、図１に示すように、微粉炭をベルトコンベヤ１９で搬送して混合機１０へ供給する。このとき、混合機１０へ供給された微粉炭に、結合材を、例えば、微粉炭量の５〜８質量％程度の割合で添加する。
この微粉炭は、粒径が０．３ｍｍ未満のものであり、例えば流動床乾燥機（図示しない）により、水分が２質量％程度まで低減されたものである。
また、結合材は、例えば、タール、ピッチ、又は石油系アスファルトである。
【００１８】
混合機１０で混合された微粉炭と結合材との混合物は、揺動シュート２３を介して、分配ホッパー１１内に供給された後、各供給口２０〜２２から切出フィーダ２７〜２９により所定量ずつ切り出されてスクリューフィーダ１２〜１４へ供給される。このとき、廃プラスチックも、廃プラスチック用貯留ホッパー３０から各供給管３１〜３３を介して、スクリューフィーダ１２〜１４へそれぞれ供給される。なお、廃プラスチックの各スクリューフィーダ１２〜１４への供給量は、微粉炭と廃プラスチックの全体量の１０質量％以下（本実施の形態では３〜６質量％程度）となっている。
【００１９】
この廃プラスチックは、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、及びポリ塩化ビニル等のいずれか１又は２以上を含む一般家庭用又は産業用の廃プラスチックであり、予め破砕されている。破砕された廃プラスチックは、１０〜１５ｍｍの篩目を通過した大きさのものであり、好ましくは１ｍｍ以下の篩目を通過した大きさのものである。これにより、微粉炭中への廃プラスチックの分散混合を略均一にできる。
【００２０】
また、廃プラスチックの混合量が、微粉炭と廃プラスチックの全体量の１０質量％を超える場合、微粉炭中に混入される廃プラスチックの量が多くなってべとつきが生じ、目的とする強度を備えた塊成炭を製造できない。一方、下限値については、塊成炭が目標とする強度を備えると共に、廃プラスチックの処理量を多くするため、廃プラスチックの混合量を、微粉炭と廃プラスチックの全体量の３質量％、更には５質量％とすることが好ましい。
これにより、可能な限り多くの廃プラスチックを使用し、目標とする強度を備える塊成炭を製造できる。
【００２１】
このように、各塊成機１５〜１７の直前、即ち、分配ホッパー１１の各供給口２０〜２２より下流側のスクリューフィーダ１２〜１４で微粉炭に廃プラスチックが供給されているので、前記した様に、分配ホッパー１１で微粉炭の偏析が回避されて、塊成機１５〜１７に供給する廃プラスチック含有混合物中の微粉炭と廃プラスチックの配合割合のばらつきを抑えることができる。
【００２２】
図２に示すように、各塊成機１５〜１７へ供給された微粉炭と結合材と廃プラスチックの混合物は、貯留部３６に一端貯留された後、押し込みスクリュー３９で対となる塊成ローラ３７、３８間へ押し込まれながら加圧成形されて塊成炭になる。
この微粉炭は、前記したように、流動床乾燥機によって乾燥されているため、その温度が常温以上１００℃以下となっている。このため、この微粉炭の熱で廃プラスチックを軟化させることができ、廃プラスチックによる微粉炭の結合力を高め、塊成炭の強度を更に高めることができる。
【００２３】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る塊成炭の製造方法及びその製造装置ついて説明する。
前記本発明の第１の実施の形態に係る塊成炭の製造方法及びその製造装置では、分配ホッパー１１から各塊成機１５〜１７に、結合材及び微粉炭からなる混合物と廃プラスチックを混合しつつ供給するために、螺旋状羽根２４〜２６を設けたスクリューフィーダ１２〜１４を用いたが、本実施の形態では、混合物と廃プラスチックの混合を強化するために、前記スクリューフィーダ１２〜１４の廃プラスチック添加（供給）位置以降から下流側部を除く位置までの一部区間に、螺旋状羽根２４〜２６の代わりに撹拌羽根４１を有する混合強化部１８を設ける（図３、図４参照）。
前記螺旋状羽根２４〜２６は、廃プラスチックを含有した混合物を搬送することが主たる目的であるため、その混合能力はさほど大きくない。このため、更に大きな混合能力を得る必要がある場合には、図４に示す様な撹拌羽根４１を図３に示す様にスクリューフィーダ１２〜１４の一部区間に設置した混合強化部１８を設ける。
【００２４】
しかし、この撹拌羽根４１を設けた際には、その下流側に搬送用の螺旋状羽根２４〜２６を設ける必要がある。
つまり、撹拌羽根４１で混合物と廃プラスチックを混合すると、混合物中に多くの空気を巻き込み、これをこのまま塊成機１５〜１７で塊成炭とすると、その巻き込んだ空気の影響により良好な塊成炭を製造する事が出来ない場合があることから、撹拌羽根４１の下流側に設けた螺旋状羽根２４〜２６で搬送中に巻込んだ空気を逃がす。
【００２５】
このため、上記撹拌羽根４１を有する混合強化部１８の設置長さは、各スクリューフィーダ１２〜１４の全長Ｌの２／３以下とすることが好ましく、更には１／７以上１／４以下が好ましい。また、撹拌羽根４１の下流側に設置する搬送用の螺旋状羽根２４〜２６の設置長さは、少なくともスクリューフィーダ１２〜１４の全長Ｌの１／３以上（更に好ましくは１／２以上）確保することが好ましい。
【００２６】
この撹拌羽根４１について図３、図４を参照して詳細に説明する。
図３は、前記スクリューフィーダ１２内に設けた搬送用の螺旋状羽根２４と撹拌羽根４１の模式図であり、図４は１枚の撹拌羽根４１を示す図である。
先ず、図３に示す様に、分配ホッパー１１の供給口２０の混合物の供給位置から下流側に搬送用の螺旋状羽根２４を設け、その下流側の供給管３１の廃プラスチックの供給位置から下流側に撹拌羽根４１を設け、更に、その下流側に搬送用の螺旋状羽根２４を設けている。
そして、本実施の形態における撹拌羽根４１の設置距離は２．５ｍで、スクリューフィーダ１２の全長Ｌ（５ｍ）の１／２である。また、撹拌羽根４１の下流側の螺旋状羽根２４の設置距離は２ｍで、スクリューフィーダ１２の全長Ｌの２／５である。
【００２７】
この撹拌羽根４１の形状は図４に示す様に凸状の羽根であり、この羽根を図３に示す様に、軸４２の円周方向に螺旋状に複数枚（本実施の形態では４枚）、かつ軸４２の長手方向に間隔（本実施の形態では７０ｍｍ）をあけて設けたものである。
【００２８】
尚、本実施の形態では、撹拌羽根４１をスクリューフィーダ１２の廃プラスチック添加位置からその下流側に渡って設けたが、本発明は、これに限る事なく、撹拌羽根４１の下流側に設ける螺旋状羽根２４の設置長さを、スクリューフィーダ１２〜１４の全長の少なくとも１／３取れれば、撹拌羽根４１の設置位置の上流端を廃プラスチック添加位置から下流側へずらし、撹拌羽根４１を廃プラスチック添加位置及びその近傍を避けて設けるように配置しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る塊成炭の製造方法を適用した塊成炭の製造装置の説明図である。
【図２】同塊成炭の製造装置の部分説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る塊成炭の製造方法に適用したスクリューフィーダ内に設けた羽根の説明図である。
【図４】同スクリューフィーダ内の撹拌羽根の説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０：混合機、１１：分配ホッパー、１２〜１４：スクリューフィーダ、１５〜１７：塊成機、１８：混合強化部、１９：ベルトコンベヤ、２０〜２２：供給口、２３：揺動シュート、２４〜２６：搬送用の螺旋状羽根、２７〜２９：切出フィーダ、３０：廃プラスチック用貯留ホッパー、３１〜３３：供給管、３４：貯留部、３５：テーブルフィーダ、３６：貯留部、３７、３８：塊成ローラ、３９：押し込みスクリュー、４０：羽根部材、４１：撹拌羽根、４２：軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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